بارها دیدهام که به اشتباه میگویند نیوتن گرانش را کشف کرد. در حالیکه پیش از نیوتن نیز انسانها بر وجود نیروی گرانش واقف بودند. چیزی که نیوتن کشف کرد در واقع این بود که نیروی گرانش یک نیروی جهانیست. یعنی همان نیرویی که باعث سقوط سیب روی زمین میشود، همان نیرو عامل چرخش ماه به دور زمین است و همان نیرو عامل چرخش زمین به دور خورشید است. به همین میگویند قانون جهانی گرانش نیوتن.
یکی از جذابیتهای فیزیک همین است که قوانین فیزیک جهانی هستند و شما میتوانید این قوانین را در نقاط مختلف و بر شرایط مختلف اعمال کنید و پیشبینیهای بسیار بسیار دقیقی داشته باشید. در حالیکه قوانین علوم دیگر چنین حالتی ندارند و جهان شمول نیستند. مثلا کسی نمیداند که آیا گونهی زندهای که در اطراف یک ستارهی دیگر زندگی میکند از همین قوانین ژنتیک حاکم بر موجودات زنده روی زمین پیروی میکند یا نه. یا مثلا معلوم نیست که آیا در یک کهکشان دیگر همین مولکولهای موجود در کهکشان ما وجود دارد یا مولکولهای دیگری در آنجا تشکیل شده است. آیا همین واکنشهای شیمیایی که اینجا اتفاق میافتد در آن کهکشان دیگر نیز به همین شکل اتفاق میافتد یا نه. اما همانطور که گفته شد، قوانین فیزیکی قوانین جهانی و بنیادین هستند. شما نمیبینید کسی بگوید که این قانون فیزیکی فقط مختص منظومهی شمسیست و خارج از آن کاربردی ندارد.
اگر ما روزی بفهمیم که این قوانین بر نقطهای از کیهان حاکم نیست، آنوقت به سراغ قوانینی بنیادینتر میرویم تا آن استثنا را نیز در این قانون در نظر گرفته باشیم. یکی از نظریاتی که امروزه دیگر کاملا پذیرفته شده و آزمایشات زیادی درستی آن را تایید کرده و کاربردهای بسیار زیادی نیز از آن به دست آمده، نسبیت عام اینشتین است. نسبیت عام نیز به ما یک قانون جهانی ارائه میدهد. ما از نسبیت عام هم در ماهوارههای جیپیاس استفاده میکنیم، هم در رصد نقاط دور کیهان از لنز گرانشی استفاده میکنیم، هم از آن برای پیشبینی ساختار و قوانین حاکم بر سیاهچالهها بهره میبریم. ما حتی وجود ماده تاریک را نیز با نسبیت عام پیشبینی کردهایم.
اگر قوانین فیزیک محدود به زمین بود، هیچیک از این موارد برایمان میسر نمیبود. علت اینکه بسیاری تنها فیزیک را علم میدانند نیز همین است، چرا که تنها فیزیک میتواند قوانین کلی جهان شمول ارائه دهد. اما یکی از پیشبینیهای نسبیت عام این است که جایی که گرانش بیشتر باشد، زمان کندتر میگذرد. یعنی بر فرض ما اگر روی سطح خورشید زندگی کنیم، زمان برایمان کندتر میگذرد. به این پدیده اتساع زمان گرانشی گفته میشود.
اما ما میدانیم که گرانش با افزایش فاصله کاهش مییابد. حتی گرانشی که پاهای ما تجربه میکنند به مقدار بسیار بسیار اندکی بیشتر از نیروی گرانشیست که سر ما تجربه میکند. به همین خاطر زمان برای پاهای ما به مقدار بسیار ناچیزی آهستهتر از زمان برای سرمان میگذرد. اابته این مقدار آنقدر کم و ناچیز است که ما نمیتوانیم در عمر هشتاد نود سالهمان بفهمیم که پاهایمان جوانتر از سرمان است، چون زمان برایش کندتر گذشته است.
اما اگر این مساله را بین هستهی زمین و پوستهی زمین در نظر بگیریم چطور؟ بالاخره زمین ۴ و نیم میلیارد سال عمر دارد و اختلاف گرانش بین سطح و مرکز آن نیز خیلی اندک نیست. زمان در مرکز زمین اندکی آهستهتر از زمان در سطح زمین میگذرد. محاسبات نشان میدهد که هستهی زمین از بابت همین اتساع زمان گرانشی، حدود دو و نیم سال جوانتر از پوستهی زمین است.
– ابا اباد